kw感應(yīng)加熱電源初步設(shè)計(jì)電力電子課程設(shè)計(jì)-閱讀頁
2025-01-27 03:46本頁面
【正文】 設(shè)計(jì) 引起過 流 的原因 電力電子電路運(yùn)行不正?；蛘甙l(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)發(fā)生過電流。在選擇快速熔斷時(shí)應(yīng)考慮： （ 1）電壓等級(jí)應(yīng)根據(jù)熔斷后快速熔斷實(shí)際承受的電壓來確定。快速熔斷一般與電力半導(dǎo)體器件串聯(lián)連接，在小容量裝置中也可串聯(lián)于閥側(cè)交 流母線或直流母線中。 （ 4）為保護(hù)熔體在正常過載情況下不熔化，應(yīng)考慮其時(shí)間電流特性。因此，必須對(duì)電力電子裝置進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^流保護(hù)。 圖 過流保護(hù)原理圖 IGBT 過流保護(hù)： 在選擇 IGBT 的型號(hào)時(shí)，考慮了器件的工作電流及允許的過電流，然而在故障條件下，器件承受較大的故障浪涌電流，這是不允許的，所以要用某些方法保護(hù)器件免受破壞。但是當(dāng)出現(xiàn)更為嚴(yán)重的過載，例如逆變電路橋臂短接等問題時(shí)，故障電流在 IGBT管中急劇上升，這時(shí)就要給 IGBT 提供一個(gè)快速保護(hù)電路。由于 T1 和 T3 支路的電感很小，短路電流的上升率和浪涌沖擊電流均很大，又可能導(dǎo)致 IGBT 燒毀。 （ 2）應(yīng)有一定的抗干擾能力。 （ 4）應(yīng)足以適用于電路中的各種短路情況。 本科生課程設(shè)計(jì) （ 論 文） 12 保護(hù)電路如下圖 。當(dāng) IGBT沒有過流時(shí)， C814的輸入電壓比較低，窗口電壓比較器輸出為高電平，因此 EN信號(hào)為高電平，使 IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)有效，反 之，當(dāng) IGBT過流時(shí)， EN信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，封鎖了 IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)而使 IGBT關(guān)斷，調(diào)節(jié)電位器 VR，可以改變過流閥值的大小。 則 dU = ?23 iU ? iU =?380=513V 本電源的最大輸出功率為 mP =50KW，考慮到濾波器的損耗以及功率開關(guān)管的開關(guān)損耗，設(shè)逆變器的變換效率為 95%，則整流電路最大輸出直流功率為： dmP = ?mP=50/= 則整流電路的最大輸出直流電流為： ddmdm UPI ? =（ 2） 整流二極管參數(shù)計(jì)算 在三相整流電路中，每個(gè)橋臂的二極管所承受的正反向電壓的最大值為三相交流電網(wǎng)線電壓的峰值，在實(shí)際應(yīng)用中還需要考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)以及各類浪涌電壓的影響，因此需要留有一定的安全裕量，一般取為此峰值電壓的 2～ 3 倍，則整流二極管的額定電壓為： NU = )3~2( 2 iU = )3~2( 3802?? ? )1612~( V 流過二極管的電流有效值為： 按照有效值相等的原則來選取二極管的額定電流，并留有一定的裕量，一般～ 2 倍 , 則整流二極管的額定電流為： = )~( A AII dmVT ????? )2~( VTN II )2~( ? 本科生課程設(shè)計(jì) （ 論 文） 14 所以選取耐壓值為 1000V，額定電流為 70A型號(hào)為 RL207的整流二極管。由于采用了三相橋式整流電路，應(yīng)按下式設(shè)計(jì)濾波電容的值： dR dC = T1為整流輸入電壓的頻率， 1T =50Hz，直流電源的負(fù)載電阻 ： 因 此： 電容耐壓值為： cU = ? =??380= 由于耐壓要求較高，所以選擇 6個(gè) 2022 F? 電容，耐壓為 400V，分成相同的兩組串聯(lián)。因此 IGBT 的額定電壓為： NU = )3~2( dU = )3~2( ?513=（ 1026～ 1539） 逆變電路輸出電流有效值最大為： 由于 IGBT 在一個(gè)周期內(nèi)橋臂的開關(guān)管只導(dǎo)通不到一半的時(shí)間，同時(shí)考慮到～ 2 倍的 安全裕量，則流過 IGBT 的電流有效值為： 由以上計(jì)算可知，應(yīng)選 1200V150A型號(hào)為 BSM150GB120DN2的 IGBT 四只。前面分析了感應(yīng)加熱電源的工作原理以及硬件電路的組成，那么接下來就是通過專業(yè)的系統(tǒng)仿真軟件來對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真，驗(yàn)證設(shè)計(jì)電路的可行性。本章設(shè)定了感應(yīng)加熱電源的負(fù)載為一定值，對(duì)此負(fù)載進(jìn)行仿真分析。 本科生課程設(shè)計(jì) （ 論 文） 16 圖 濾波輸出電感電流和負(fù)載電壓波形 圖 系統(tǒng)輸出仿真波形 本科生課程設(shè)計(jì) （ 論 文） 17 第 5章 設(shè)計(jì)總結(jié) 本文針對(duì)感應(yīng)加熱裝置的需要設(shè)計(jì)了一種感應(yīng)加熱 電源，通過對(duì)感應(yīng)加熱電源的工作原理、電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析，確定了以 IGBT 作為功率開關(guān)器件的電壓型逆變器作為本系統(tǒng)的逆變電路，并通過雙極性脈沖寬度調(diào)制方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)逆變器的功率控制。 基于上述工作，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上，可以得到： （ 1）系統(tǒng)主電路逆變?cè)捎眯滦凸β势骷?IGBT，它具有工作頻率高、耐電流沖擊范圍較寬、可承受電流密度大、驅(qū)動(dòng)容易、驅(qū)動(dòng)電路功率消耗小、工作損耗小等優(yōu)點(diǎn)，是一 種教理想的開關(guān)器件，但對(duì) IGBT 的過流保護(hù)必須采取確實(shí)可行的措施。 （ 3）采用一種帶有輸出電壓有效值控制方案，對(duì)輸出電壓的幅值、頻率、波形進(jìn)行精確控制、使得波形品質(zhì)好，電源容易實(shí)現(xiàn)與各種負(fù)載的匹配。 本科生課程設(shè)計(jì) （ 論 文） 18 參考文獻(xiàn) [1] 陳堅(jiān) , 趙玲 .電力電子技術(shù)及應(yīng)用 ,北京 :中國(guó)電力出版社 , [2] 石新春 .電力電子技術(shù) ,北京 :中國(guó)電力出版社 [3] 莫正康 .電力電子應(yīng)用技術(shù) ,北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 [4] 湯建新 ,馬皓 .電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程 ,北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 [5] 王兆安 , 劉進(jìn)軍 .電力電子技術(shù)第四版 ,北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 [6] 周躍慶 .基于 Matlab的感應(yīng)加熱電源仿真 ,2022， 2. [7] 謝自美 .電子線路設(shè)計(jì)?實(shí)驗(yàn)?測(cè)試 ,武漢：華中電子科技大學(xué)出版社 [8] 林鈡岳 .現(xiàn)代電力電子應(yīng)用技術(shù) ,北京 :科學(xué)出版社 [9] 陳國(guó)成 .新型電力電子變換技術(shù) ,北京 :中國(guó)電力出版社 2022. [10] 王華 .大功率串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱電源的研究 ,西安 :西安理工大學(xué) 2022. [11] 林渭勛 .現(xiàn)代電力電子電路 ,杭州：浙江 大學(xué)出版社 2022. [12] 陳國(guó)成 .新型電力電子變換技術(shù) ,北京：中國(guó)電力出版社 2022. [13] 劉鳳君 .逆變器用整流電源 ,北京：機(jī)械工業(yè)出版社 [14] 倪海東 ,蔣玉萍 .高頻開關(guān)電源集成控制器 ,北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [15] 張占松 .電路和系統(tǒng)的仿真實(shí)踐 ,北京： 科學(xué)出 版社 202
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